Dispositif de montage d'un outil spécialisé d'intervention à une extrémité d'un train de tiges

Abstract

 La présente invention concerne un dispositif de montage d'un outil spécialisé d'intervention (10) à une extrémité (30) d'un train de tiges (3) placé dans un puits foré notamment à position inclinée ou horizontale. L'extrémité (30) du train de tiges est prolongée par un support (15) d'un premier connecteur électrique (9) dont au moins une partie s'étend intérieurement au train de tiges et coopère avec un second connecteur électrique complémentaire (8).
Le dispositif de montage comporte en outre un organe d'extension variable (11) monté coaxialement audit train de tiges (3). Ledit organe d'extension est relié par une première extrémité au support de connecteur (15) et supporte à une seconde extrémité, l'outil spécialisée d'intervention, un câble électrique extensible (25) étant placé à l'intérieur de l'organe d'extension et raccordant électriquement ledit premier connecteur (9) audit outil spécialisé d'intervention (10).
Application au montage de sonde de test de formation à l'extrémité d'un train de tiges.

Description

[0001] La présente invention concerne un dispositif de montage d'un outil spécialisé d'intervention à une extrémité d'un train de tiges placé dans un puits foré notamment à portion inclinée ou horizontale.

[0002] Les techniques liées aux opérations de forage et de mesure dans les puits pétroliers ont fortement évolué durant la dernière décennie. Aux puits verticaux, offrant des zones de recherche assez limitées, on a progressivement substitué des puits comportant sur leur portion basse des zones fortement inclinées, voire même horizontales.

[0003] Les avantages de cette technique visent à permettre d'effectuer des recherches dans une zone où ces dispositifs habituels de forage ne peuvent pas être installés à l'aplomb du puits.

[0004] Différentes mises en oeuvre de cette technique se sont développées dans le domaine de ces puits horizontaux.

[0005] Le brevet FR 2 501 777 déposé par la présente demanderesse présente une méthode et un dispositif pour effectuer dans des portions de puits déviés des opérations telles que des mesures à l'aide d'outils spécialisés. Pour cela on fixe à l'extrémité du train de tiges, introduit dans le puits, un outil spécialisé muni d'un premier connecteur électrique mâle dont au moins une partie s'étend intérieurement audit train de tiges. Un câble électrique introduit à partir de la surface dans le train de tiges vient assurer la liaison électrique avec l'outil spécialisé par l'intermédiaire d'un second connecteur électrique femelle coopérant avec le premier connecteur électrique mâle.

[0006] Pour assurer le positionnement de l'outil spécialisé dans une zone déterminée, le train de tige est muni d'un raccord à fenêtre latéral désigné dans le domaine technique visé par l'expression anglo-saxonne "Side Entry Sub". Ce raccord assure au câble un passage de l'extérieur de la colonne tubulaire vers l'intérieur de ladite colonne et permet ainsi par l'addition de tronçons d'éléments une progression de l'ensemble du train de tiges dans le puits.

[0007] Cependant si ce dispositif a obtenu des résultats probants dans une utilisation de mesure en continu le long d'une section de puits horizontale ou fortement inclinée, des essais ont par contre été plus décevant voire totalement inutilisables dans le cadre de mesure par outils spécialisés à utilisation stationnaire.

[0008] De telles mesures pratiquées notamment dans le cas de test de formation nécessitent de faire descendre l'outil spécialisé à une cote précise, d'ancrer l'outil contre les parois du puits pour assurer son immobilité et de l'actionner pour effectuer une mesure stationnaire.

[0009] De telles opérations peuvent durer pendant des temps relativement long (de 30 à 60 minutes) et il est donc nécessaire que le dispositif demeure parfaitement immobile au niveau de l'ancrage sous peine d'obtenir des détériorations notables de l'outil pendant la mesure.

[0010] Malgré tous les soins apportés à une mise en place d'outil, des phénomènes extérieurs à la mesure viennent perturber l'immobilité de l'outil.

[0011] Tout d'abord, des phénomènes de dilatation dûs à la température régnant dans le puits viennent agir sur le train de tiges, impliquant des variations d'allongement indésirables.

[0012] D'autre part, les problèmes liés au déplacement du train de tiges sont accrûs dans le cas d'une opération effectuée à partir d'une plateforme rigide flottante située en mer. Dans ce cas, malgré l'utilisation de compensateurs de pilonnement, le train de tiges suspendu se déplace parfois de quelques mètres et donc exclut toute mesure par outil stationnaire.

[0013] Quelques solutions ont été envisagées dans un tel dispositif pour des puits à zone basse horizontale, notamment par le positionnement à intervalles réguliers le long du train de tiges, de dispositifs d'amortissement mécaniques tels que par exemple des coulisses composées de deux tubes emboîtés l'un dans l'autre compensant les déplacements le long du train de tiges, ou d'éléments comportant des rondelles de caoutchouc amortissant les chocs mécaniques susceptibles d'endommager la sonde. Cette dernière technique est notamment divulguée dans le brevet US 4 597 440.

[0014] Cependant ces dispositifs d'amortissement situés en dessous du raccord à fenêtre latérale ont l'inconvénient d'agir sur le cable de connexion relié à l'extrémité de l'outil spécialisé. Tout déplacement visant à compenser un mouvement du train de tiges implique un défilement du câble au travers du raccord, et peut entrainer par usage répété des risques de rupture dû au frottement.

[0015] De plus ces éléments amortisseurs disposés le long du train de tiges sont d'un poids considérable et répercutent des forces importantes sur l'outil spécialisé.

[0016] La présente invention vise donc à pallier les inconvénients liés au déplacement des trains de tiges sur les outils spécialisés à mesure stationnaire. Elle permet d'atténuer les mouvements du train de tiges causés par des phénomènes de dilatation ou de forces de pressions mécaniques, sans pour autant risquer d'éventuelles ruptures du câble au niveau du raccord à fenêtre latéral.

[0017] L'idée mère de la présente invention est de placer un organe d'extension variable, tel que notamment une coulisse, au niveau de la fixation de l'outil spécialisé sur l'extrémité du train de tiges entre le connecteur électrique assurant la connexion avec le câble et l'outil spécialisé proprement dit.

[0018] La présente invention a donc pour objet un dispositif de montage d'un outil spécialisé d'intervention à une extrémité d'un train de tiges placé dans un puits foré notamment à portion inclinée ou horizontale, ladite extrémité du train de tiges étant prolongée par un support d'un premier connecteur électrique dont au moins une partie s'étend intérieurement audit train de tiges et coopérant avec un second connecteur électrique complémentaire, caractérisé en ce que le dispositif de montage comporte un organe d'extension variable monté coaxialement audit train de tiges, ledit organe d'extension étant relié par une première extrémité audit support de connecteur et supportant à une seconde extrémité l'outil spécialisé d'intervention, un câble électrique extensible étant placé à l'intérieur dudit organe d'extension et raccordant électriquement ledit premier connecteur audit outil spécialisé d'intervention.

[0019] L'utilisation d'un organe d'extension variable permet donc d'atténuer les déplacements du train de tiges au niveau de son extrémité basse, sans agir sur le câble de connexion passant dans le raccord à fenêtre latérale, puisque c'est le mouvement de l'ensemble train de tiges-connecteur mâle qui est compensé par ledit organe.

[0020] Avantageusement, l'organe d'extension variable est constitué par une coulisse à tubes télescopiques montés coaxialement.

[0021] Selon une caractéristique complémentaire de l'invention, la coulisse comporte un premier tube relié au support de connecteur et recevant intérieurement à son extrémité ouverte un second tube de diamètre extérieur inférieur au diamètre intérieur dudit premier tube, ledit second tube supportant à son extrémité libre, ledit outil spécialisé d'intervention.

[0022] Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la coulisse comporte des moyens de butée respectivement dans une position d'extension maxima et dans une position d'extension minima. Selon un autre mode de réalisation particulier de l'intervention, la coulisse comporte des moyens de blocage en rotation des tubes les uns par rapport aux autres.

[0023] Avantageusement, les moyens de butée et les moyens de blocage sont constitués d'au moins deux fenêtres longitudinales ménagées dans ledit premier tube, et dans chacune desquelles se déplace en translation selon l'axe des tubes un ergot monté extérieurement sur le second tube.

[0024] On décrira maintenant plus en détail une forme de réalisation particulière de l'invention qui en fera mieux comprendre les caractéristiques essentielles et les avantages, étant entendu toutefois que cette forme de réalisation est choisie à titre d'exemple et qu'elle n'est nullement limitative. Sa description est illustrée par les dessins annexés dans lesquels :

- la figure 1 représente le puits à zone horizontale muni du train de tiges,

- la figure 2 représente l'outil spécialisé relié à l'extrémité du train de tiges par un organe d'extension.

[0025] La figure 1 représente un puits foré 1 à portion profonde horizontale. Ce puits foré est réalisé à partir d'une plateforme 2 située en mer comportant des dispositifs de forage et d'analyse 12 liés habituellement à de telles installations. On comprendra aisément que la réalisation de la présente invention s'applique également dans le cas de puits forés à accès terrestre. Conformément aux techniques utilisées dans les puits horizontaux, telles que celles décrites dans le brevet FR 2.501.777 précédemment cité, un connecteur électrique mâle 9 est monté sur un support 15 puis fixé à l'extrémité 30 d'un train de tiges 3 avant d'engager l'ensemble dans l'ouverture du puits 1. Ce connecteur progresse le long du puits par l'additon de tronçons d'éléments tubulaires successifs. Arrivé à une position suffisamment profonde, on assure la connexion avec les installations de mesure 12 en surface par l'intermédiaire d'un câble 7 comportant à son extrémité un connecteur électrique femelle 8 qui vient coopérer avec le connecteur mâle 9.

[0026] Après connexion, le câble est engagé sur la partie haute du train de tige à travers un raccord à entrée latérale 6 (appelé également "Side Entry Sub").

[0027] Le câble progresse au dessus de ce raccord le long du train de tiges et permet l'adjonction aisée de tronçons de tiges pour une progression de l'ensemble le long du puits.

[0028] Le support connecteur électrique mâle 15, est relié dans le prolongement de l'axe du train de tiges par un organe d'extension sous forme d'une coulisse 11 composée de deux tubes télescopiques. Une extrémité de cette coulisse supporte un outil spécialisé 10 représenté sur la figure 1 par une sonde de test de formation ancrée par des moyens de blocage 31 contre les parois du puits et comportant un piston 32 introduit dans la formation pour effectuer par exemple une mesure de pression ou une prise d'échantillon.

[0029] La figure 2 représente la fixation de la coulisse 11 au niveau du pied du train de tiges, ainsi que le montage de l'outil spécialisé 10.

[0030] L'extrémité du train de tige 30 est munie d'un support 15 de connecteur électrique mâle 9. Le connecteur mâle 9 s'étend intérieurement au train de tige de manière à recevoir le connecteur femelle 8 guidé dans sa progression par l'action du poids d'une barre de charge 13. La connexion éléments mâle/femelle étant assurée, les informations délivrées par l'outil spécialisé sont transmises aux instruments de surface par le câble 7.

[0031] Le support de connecteur 15 est prolongé par l'organe d'extension variable constitué d'une coulisse 11 à tubes télescopiques 21, 22.

[0032] Le type d'organe d'extension présenté à la figure 2, comporte deux tubes engagés l'un dans l'autre, mais on comprendra aisément que l'invention s'applique également dans le cadre d'une réalisation de coulisse comportant plus de deux tubes.

[0033] Le principe de l'utilisation d'une coulisse est connu en soi dans l'art antérieur et est présenté notamment dans le brevet US 4.600.059 où la coulisse est descendue au câble dans un puits vertical pour assurer par l'utilisation d'un tel moyen une immobilité d'un outil spécialisé.

[0034] Selon la présente invention, le support de connecteur 15 est monté à l'extrémité d'un premier tube 21, disposé coaxialement et comportant un même diamètre que le pied du train de tiges. Ce premier tube 21 reçoit sur son extrémité libre un second tube 22 de diamètre extérieur inférieur au diamètre intérieur du premier tube afin de créer un minimum de jeu permettant le coulissement. Sur l'extrémité du second tube 22 opposée à celle engagée dans le tube 21, est maintenu l'outil spécialisé d'intervention 10, par l'intermédiaire d'un organe support 19.

[0035] Cet organe support 19 peut, dans un mode de réalisation particulier, se déplacer au niveau de l'extrémité du second tube pour permettre le mouvement de l'outil entre une position d'extension où l'on effectue des mesures et une position rentrée de repos où l'outil est protégé entièrement par la coulisse constituant alors un carter de protection.

[0036] Afin d'assurer une connexion entre l'outil spécialisé 10 et le support de connecteur 15, un câble électrique extensible 25 est disposé intérieurement aux deux tubes de la coulisse. Ce câble électrique extensible 25 est relié respectivement à chacune de ses extrémités, d'une part, par un premier plot 23, au connecteur mâle 9, d'autre part, par un second plot 24, au support d'outil 19.

[0037] La coulisse d'extension à tubes télescopiques comporte en outre des moyens de blocage en rotation des deux tubes l'un par rapport à l'autre et des moyens de butée dans une position d'extension maxima et dans une position d'extension minima.

[0038] Selon un mode de réalisation de l'invention, lesdits moyens de blocage en rotation et moyens de butée sont combinés dans l'utilisation de deux fenêtres longitudinales 26 ménagées dans le premier tube 21 et dans chacune desquelles se déplace en translation suivant l'axe des tubes un ergot 27 monté extérieurement sur le second tube. Le mouvement de l'ergot 27 dans la fenêtre longitudinale 26 empêche tout mouvement de rotation autour de l'axe des tubes et les extrémités de ladite fenêtre constituent les débattements extrêmes de la coulisse.

[0039] D'autres moyens de blocage en rotation et de butée pourront être facilement adaptés à la présente invention sans pour autant sortir de son cadre.

[0040] L'utilisation d'une telle coulisse interposée entre le connecteur électrique mâle et l'outil spécialisé permet d'amortir les déplacements du train de tiges causés par les variations thermiques régnant au fond du puits ou par le mouvement d'une plateforme en mer.

[0041] La longeur d de la coulisse varie d'une position d'extension minima et à une position d'extension maxima entre 3 et 5 mètres. Le poids de l'ensemble de la coulisse est de l'ordre de 300 kg.

[0042] De manière à pouvoir suivre les évolutions au fond du puits du déplacement de cette coulisse, des indicateurs de position sont disposés sur les tubes 21, 22 permettant d'évaluer les dilations ou les forces agissant sur l'ensemble et ainsi connaître la position d'un tube par rapport à l'autre.

[0043] Naturellement, l'invention n'est en rien limitée par les particularités qui ont été spécifiées dans ce qui précède ou par les détails du mode de réalisation particulier choisi pour illustrer l'invention. Toutes sortes de variantes peuvent être apportées à la réalisation particulière qui a été décrite à titre d'exemple et à ses éléments constitutifs sans sortir pour autant du cadre de l'invention. Cette dernière englobe ainsi tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons.

Revendications

1. - Dispositif de montage d'un outil spécialisé d'intervention (10) à une extrémité (30) d'un train de tiges (3) placé dans un puits foré notamment à portion inclinée ou horizontale (1), ladite extrémité (30) du train de tiges étant prolongée par un support (15) d'un premier connecteur électrique (9) dont au moins une partie s'étend intérieurement audit train de tiges et coopérant avec un second connecteur électrique complémentaire (8), caractérisé en ce que le dispositif de montage comporte un organe d'extension variable (11) monté coaxialement audit train de tiges (3), ledit organe d'extension étant relié par une première extrémité audit support de connecteur (15) et supportant à une seconde extrémité l'outil spécialisé d'intervention (10), un câble électrique (25) extensible étant placé à l'intérieur dudit organe d'extension (11) et raccordant électriquement ledit premier connecteur (9) audit outil spécialisé d'intervention (10).

2. - Dispositif de montage d'un outil spécialisé d'intervention selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe d'extension variable (11) est constitué par une coulisse à tubes télescopiques (21, 22) montés coaxialement.

3. - Dispositif de montage d'un outil spécialisé d'intervention selon la revendication 2, caractérisé en ce que la coulisse comporte un premier tube (21) relié au support de connecteur (15) et recevant 2 intérieurement à son extrémité ouverte un second tube (22) de diamètre extérieur inférieur au diamètre intérieur dudit premier tube, ledit second tube supportant à son extrémité libre, ledit outil spécialisé d'intervention (10).

4. - Dispositif de montage d'un outil spécialisé d'intervention selon les revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la coulisse (11) comporte des moyens de butée respectivement dans une position d'extension maxima et dans une position d'extension minima.

5. - Dispositif de montage d'un outil spécialisé d'intervention selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la coulisse (11) comporte des moyens de blocage en rotation des tubes (21, 22) les uns par rapport aux autres.

6. - Dispositif de montage d'un outil spécialisé d'intervention selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les moyens de butée et les moyens de blocage sont constitués d'au moins deux fenêtres longitudinales (26) ménagées dans ledit premier tube (21), et dans chacune desquelles se déplace en translation suivant l'axe des tubes un ergot (27) monté extérieurement sur le second tube.

7. - Dispositif de montage d'un outil spécialisé d'intervention selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que l'outil d'intervention est monté sur un organe de support (19) placé intérieurement à l'extrémité libre du second tube, ledit organe comportant un raccord (24) électrique du câble extensible.

8. - Dispositif de montage d'un outil spécialisé d'intervention selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'organe de support (19) se déplace au niveau de l'extrémité du second tube d'une position de protection de l'outil à l'intérieur dudit second tube à une position de sortie dudit outil.

9. - Dispositif de montage d'un outil spécialisé d'intervention selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que des indicateurs de position sont disposés sur les deux tubes (21, 22) de la coulisse afin d'évaluer le déplacement de l'un des tubes par rapport à l'autre.

Dessins